PL239029B1 - Sposób zgrzewania tarciowego i urządzenie do zgrzewania tarciowego - Google Patents

Abstract

Niniejsze zgłoszenie dotyczy sposobu zgrzewania tarciowego nadającego się prawidłowego łączenia jednego przedmiotu obrabianego i drugiego przedmiotu obrabianego, zapewniając jednocześnie prawidłowo wykonany proces tarciowy. Powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego (W1) i powierzchnia końcowa przedmiotu obrabianego (W2) są względnie obracane, gdy stykają się ze sobą w stanie, w którym przykładana jest siła docisku w celu wytworzenia ciepła tarcia na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych (W1, W2), a następnie, po zatrzymaniu względnego obrotu przedmiotów obrabianych (W1, W2), do przedmiotów obrabianych (W1, W2) przykłada się ciśnienie spęczania. Gdy powierzchnia końcowa przedmiotu obrabianego (W1) i powierzchnia końcowa przedmiotu obrabianego (W2) stykają się ze sobą, siła docisku, która ma być użyta, nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku powodującej zgięcie przedmiotu obrabianego (W1) względem przedmiotu obrabianego (W2), podczas gdy ciepło tarcia powoduje plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2) zgodnie z siłą docisku i względną liczbą obrotów między przedmiotami obrabianymi (W1, W2). Przedmiotem zgłoszenia jest również urządzenie do zgrzewania tarciowego.

Description

Niniejszy wynalazek dotyczy sposobu zgrzewania tarciowego i urządzenia do zgrzewania tarciowego.

Sposób zgrzewania tarciowego jest powszechnie znany jako sposób łączenia przedmiotów obrabianych ze sobą, jak opisano w Dokumentach Patentowych 1 i 2. W tym sposobie zgrzewania tarciowego, powierzchnie końcowe obydwu przedmiotów obrabianych są względnie obrócone, podczas gdy doprowadza się je do zetknięcia sobą w stanie, w którym przykłada się siłę docisku w celu wytworzenia ciepła tarcia na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych (proces tarcia), a następnie, po zatrzymaniu względnego obrotu przedmiotów obrabianych, do przedmiotów obrabianych przykłada się ciśnienie spęczania w celu scalania przedmiotów obrabianych ze sobą (proces spęczania). Dlatego też, gdy stosuje się ten sposób zgrzewania tarciowego, źródło ciepła inne niż ciepło tarcia nie jest wymagane i nie jest konieczne stosowanie pręta do spawania lub topnika.

Dokument Patentowy 1: japońskie zgłoszenie patentowe opublikowane bez badania nr 9-47885 Dokument Patentowy 2: japońskie zgłoszenie patentowe opublikowane bez badania nr 11-156562 Dokument JP2000202648A ujawnia sposób zgrzewania polegający na nadaniu siły tarcia obrabianym przedmiotom, z których jeden jest w ruchu a drugi unieruchomiony zaciskowo, przez ich zetknięcie przy zapewnieniu względnego ruchu obrotowego między nimi. Stykanie prowadzi się przez określony czas oraz przy zwiększającym się etapowo ciśnieniu (od wartości P1 do wartości docelowej P2).

Dokument JP2000246466A ujawnia sposób zgrzewania tarciowego żeliwa sferoidalnego umożliwiającego silne łączenie materiałów na skutek działań sił tarcia między nimi. Jeden z materiałów jest obracany, podczas gdy drugi jest unieruchomiony. Po ich zetknięciu dochodzi do powstania połączenia, które cechuje brak pęknięć na łączonych powierzchniach.

Dokument JP2010269365 ujawnia sposób oraz urządzenie do zgrzewania tarciowego zdolne do tworzenia powierzchni ściętej pod różnymi kątami na powierzchni łączonych przedmiotów a następnie ich łączenie przez zgrzewanie tarciowe.

Jednakże sposób zgrzewania tarciowego może powodować zjawisko, w którym jeden przedmiot obrabiany jest połączony z drugim przedmiotem obrabianym w stanie zginania podczas przetwarzania i konieczne jest niezawodne zapobieganie temu zjawisku.

Niniejszy wynalazek został opracowany z uwzględnieniem sytuacji poprzez skupienie się na sile docisku i stanie powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego, a zatem pierwszym celem niniejszego wynalazku jest dostarczenie sposobu zgrzewania tarciowego nadającego się do dokładnego łączenia jednego przedmiotu obrabianego z drugim przedmiotem obrabianym bez powodowania zgiętego układu przy jednoczesnym zapewnieniu prawidłowo wykonanego procesu tarciowego.

Drugim celem jest dostarczenie urządzenia do zgrzewania tarciowego, do którego w szczególności stosuje się sposób zgrzewania tarciowego.

Aby osiągnąć pierwszy cel, niniejszy wynalazek jest przystosowany z (1) do (5) poniżej.

(1) Sposób zgrzewania tarciowego względnego obracania powierzchni końcowej jednego przedmiotu obrabianego i powierzchni końcowej drugiego przedmiotu obrabianego, podczas gdy styka się je ze sobą w stanie, w którym przykładana jest siła docisku w celu wytworzenia ciepła tarcia na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych, następnie zatrzymuje się względny obrót przedmiotów obrabianych, a następnie przykłada ciśnienie spęczania do obrabianych przedmiotów, przy czym gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego i powierzchnia końcowa drugiego przedmiotu obrabianego doprowadzane są do zetknięcia ze sobą, siła docisku, która ma być zastosowana, nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku, powodując zginanie jednego przedmiotu obrabianego względem drugiego przedmiotu obrabianego, podczas gdy ciepło tarcia powoduje plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego zgodnie z siłą docisku i względnym obrotem między przedmiotami obrabianymi.

Zgodnie z tą konfiguracją, skupiając uwagę na tym, że siła docisku i stan powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych są czynnikami powodującymi zginanie jednego przedmiotu obrabianego względem drugiego przedmiotu obrabianego, gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego i powierzchnia końcowa drugiego przedmiotu obrabianego są doprowadzane do zetknięcia ze sobą, siła docisku, która ma być zastosowana, nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku, powodując zginanie jednego przedmiotu obrabianego względem drugiego przedmiotu obrabianego w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych, dzięki czemu można za

PL 239 029 B1 pobiec stanowi zginania jednego przedmiotu obrabianego i drugiego przedmiotu obrabianego przez regulowanie (zmniejszanie) siły docisku, nawet gdy wpływ stanu powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych staje się najbardziej widoczny. Z drugiej strony, w tym samym czasie, ponieważ ciepło tarcia powoduje plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego stosownie do siły docisku i względnego obrotu między przedmiotami obrabianymi, sam stan powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych można skorygować tak, aby istniał jako stan powodujący brak zjawiska zginania w jednym przedmiocie obrabianym i drugim przedmiocie obrabianym, a następnie siła docisku może być większa niż siła docisku w czasie styku między powierzchniami końcowymi obu przedmiotów obrabianych, tak że może być zapewnione ciepło tarcia wymagane procesu tarcia. Dlatego też niniejszy wynalazek może dostarczyć sposobu zgrzewania tarciowego, nadającego się do dokładnego łączenia jednego przedmiotu obrabianego i drugiego przedmiotu obrabianego, bez powodowania zgiętego układu jednocześnie zapewniając prawidłowo przeprowadzony proces tarcia.

(2) Zgodnie z konfiguracją (1), gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego i powierzchnia końcowa drugiego przedmiotu obrabianego są doprowadzane do zetknięcia ze sobą, siła docisku, która ma być zastosowana, jest bliższa dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku niż górna wartość graniczna obszaru w którym ciepło tarcia nie jest wytwarzane.

Zgodnie z tą konfiguracją, wykorzystując fakt, że gdy wytrzymałość plastyczna jest większa, temperatura dla uzyskania wytrzymałości plastycznej staje się niższa, siła docisku może zostać zwiększona w największym możliwym stopniu, aby szybko plastycznie odkształcić część między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych. W związku z tym proces korygowania stanu powierzchni końcowej obu przedmiotów obrabianych można szybko zakończyć.

(3) Zgodnie z konfiguracją (1), po doprowadzeniu do zetknięcia powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych ze sobą, co najmniej siła docisku jest większa niż siła docisku w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych, aby ciepło tarcia było wyższe niż ciepło tarcia w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych.

Zgodnie z tą konfiguracją, można przejść do pierwotnego procesu tarcia, jednocześnie zapobiegając występowaniu zginania między przedmiotami obrabianymi w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych, tak, że przedmioty obrabiane mogą być dokładnie połączone bez powodowania zgiętego układu.

(4) Zgodnie z konfiguracją (3), po doprowadzeniu do zetknięcia powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych ze sobą, względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych jest większa niż względna liczba obrotów w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych.

Zgodnie z tą konfiguracją, nie tylko siła docisku, ale również względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych może być wyższa, aby zwiększyć wytwarzanie ciepła tarcia, a nawet jeśli unikalne przetwarzanie jest wykonywane w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych, można niezawodnie wytworzyć ciepło tarcia wymagane w procesie tarcia.

(5) Zgodnie z konfiguracją (1), względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych jest utrzymywana jako stała podczas wytwarzania ciepła tarcia.

Zgodnie z tą konfiguracją, względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych może być ustawiona na pojedynczą liczbę obrotów (stan ustalony) podczas procesu tarcia, dzięki czemu nie tylko jeden przedmiot obrabiany i drugi przedmiot obrabiany mogą być dokładnie połączone, nie powodując przy tym zgiętego układu, zapewniając jednocześnie prawidłowo wykonany proces tarcia, ale także sterowanie liczbą obrotów można uprościć.

W celu osiągnięcia drugiego celu, niniejszy wynalazek jest przystosowany z (6) do (9) poniżej.

(6) Urządzenie do zgrzewania tarciowego względnie obracające powierzchnię końcową jednego przedmiotu obrabianego i powierzchnię końcową drugiego przedmiotu obrabianego, podczas gdy doprowadza się je do zetknięcia ze sobą w stanie, w którym przykładana jest siła docisku w celu wytworzenia ciepła tarcia na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych, następnie zatrzymujące względny obrót przedmiotów obrabianych, a następnie przykładające ciśnienie spęczania na przedmioty obrabiane, przy czym urządzenie do zgrzewania tarciowego zawiera:

par ę urządzeń przytrzymujących, z których każde ma część uchwytową, która przytrzymuje przedmiot obrabiany i jest umieszczona tak, że części uchwytowe są skierowane do siebie;

PL 239 029 B1 źró dło napędowe ruchu powiązane w sposób napędzany z co najmniej jednym ze sparowanych urządzeń przytrzymujących i przemieszczające przedmioty obrabiane odpowiednio przytrzymywane przez części uchwytowe pary urządzeń przytrzymujących w kierunku stosunkowo zbieżnym;

obr otowe źródło napędowe powiązane w sposób napędzany obrotowo z co najmniej jedną z części uchwytowych pary urządzeń przytrzymujących i względnie obracające przedmiotami obrabianymi przytrzymywanymi przez części uchwytowe;

część wykrywającą siłę docisku wykrywającą siłę docisku, z którą powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych przytrzymywane przez części uchwytowe pary urządzeń przytrzymujących dociskają się wzajemnie; i jednostkę sterującą, która steruje źródłem napędowym ruchu i obrotowym źródłem napędowym w oparciu o informacje z części wykrywającej siłę docisku, gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych przytrzymywane przez części uchwytowe pary urządzeń przytrzymujących stykają się ze sobą tak, że siła docisku powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych dociskających się wzajemnie nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku powodującej zginanie przedmiotów obrabianych, podczas gdy ciepło tarcia wytwarzane między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego powoduje plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego zgodnie z siłą docisku i względną liczbę obrotów między przedmiotami obrabianymi.

Taka konfiguracja może w szczególności dostarczyć urządzenie wykorzystujące sposób zgrzewania tarciowego według (1).

(7) Zgodnie z konfiguracją (6), jednostka sterująca jest ustawiona, aby sterować źródłem napędowym ruchu, gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych przytrzymywane przez części uchwytowe pary urządzeń przytrzymujących stykają się ze sobą tak, że siła docisku powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych, które się dociskają, przybliża się do dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku niż górna wartość graniczna obszaru, w którym ciepło tarcia nie jest wytwarzane.

Taka konfiguracja może w szczególności dostarczać urządzenia wykorzystującego sposób zgrzewania tarciowego według (2).

(8) Zgodnie z konfiguracją (6), jednostka sterująca jest ustawiona tak, aby sterować źródłem napędowym ruchu tak, że po doprowadzeniu do zetknięcia powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych, co najmniej siła docisku powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych, które się dociskają, jest większa niż siła docisku w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych.

Ta konfiguracja może w szczególności dostarczać urządzenia wykorzystującego sposób zgrzewania tarciowego według (3).

(9) Zgodnie z konfiguracją (6), jednostka sterująca obejmuje część pamięci przechowującą jako informacje ustawiania liczbę obrotów obrotowego źródła napędowego i siłę docisku w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych, oraz część sterującą, która steruje źródłem napędowym ruchu i obrotowym źródłem napędowym w oparciu o informacje z części wykrywającej siłę docisku i informacje o ustawieniach przechowywane w części pamięci, gdy powierzchnie końcowe przedmiotów przytrzymywane przez części uchwytowe pary urządzeń przytrzymujących doprowadza się do styku ze sobą tak, aby dociskać powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych do siebie, z siłą docisku nie osiągającą dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku i wytwarzać ciepło tarcia między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego zgodnie z siłą docisku i względną liczbą obrotów między przedmiotami obrabianymi, tak że między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego występuje odkształcenie plastyczne w oparciu o ciepło tarcia.

Ta konfiguracja bardziej szczegółowo dostarcza urządzenie do zgrzewania tarciowego zgodnie z powyższym (6).

Z powyższego, niniejszy wynalazek może dostarczyć sposobu zgrzewania tarciowego nadający się do dokładnego łączenia jednego przedmiotu obrabianego i drugiego przedmiotu obrabianego bez powodowania zgiętego układu przy jednoczesnym zapewnieniu prawidłowo przeprowadzonego procesu tarcia.

Dodatkowo, niniejszy wynalazek może dostarczyć urządzenia do zgrzewania tarciowego, do którego jest w szczególności stosowany sposób zgrzewania tarciowego.

PL 239 029 B1

Fig. 1 przedstawia ogólny schemat konfiguracji urządzenia do zgrzewania tarciowego według przykładu wykonania.

Fig. 2 jest schematem objaśniającym do objaśniania zawartości sterującej jednostki sterującej realizującej typowy sposób zgrzewania tarciowego.

Fig. 3 jest widokiem stanu, w którym jeden przedmiot obrabiany jest zgięty względem drugiego przedmiotu obrabianego.

Fig. 4 jest schematem objaśniającym zawartości sterującej jednostki sterującej realizującej sposób zgrzewania tarciowego według przykładu wykonania.

Fig. 5 jest schematem warunków badania dla potwierdzenia skutku dołączenia wstępnego procesu tarcia.

Fig. 6 jest schematem wyników warunków badania z Fig. 5.

Fig. 7 jest schematem oceny wyników badania z Fig. 6.

Fig. 8 jest widokiem objaśniającym do objaśnienia sposobu pomiaru dla uzyskania wyników z Fig. 6.

Fig. 9 jest widokiem objaśniającym do objaśnienia, że moment gnący ma wpływ na zginanie jednego przedmiotu obrabianego względem drugiego przedmiotu obrabianego.

Fig. 10 jest widokiem objaśniającym do objaśnienia stanu, w którym PO (docisk) służący jako siła docisku przekracza dolną wartość graniczną Pbl gnącej siły docisku.

Fig. 11 jest widokiem objaśniającym do objaśnienia stanu, w którym PO (docisk) służący jako siła docisku jest równy lub mniejszy niż górna wartość graniczna (siła docisku) Phu, przy której ciepło tarcia powodujące odkształcenie plastyczne nie jest wytwarzane przy stanie z góry ustalonej liczby obrotów N0.

Fig. 12 jest widokiem objaśniającym do objaśnienia, że P0 (docisk) według przykładu wykonania należy do obszaru mniejszego niż dolna wartość graniczna Pbl gnącej siły docisku i obszaru (obszar siły docisku), w którym wytwarzane jest ciepło tarcia, które powoduje odkształcenie plastyczne.

Fig. 13 jest schematem właściwości zależności między wytrzymałością plastyczną przedmiotu obrabianego a temperaturą dla osiągnięcia wytrzymałości plastycznej.

Fig. 14 jest schematem blokowym przykładu sterowania jednostki sterującej realizującej sposób zgrzewania tarciowego według przykładu wykonania.

Fig. 15 jest schematem objaśniającym do objaśniania zawartości sterującej jednostki sterującej realizującej sposób zgrzewania tarciowego według innego przykładu wykonania.

Przykład wykonania niniejszego wynalazku zostanie opisany w odniesieniu do figur rysunku.

Sposób zgrzewania tarciowego według tego przykładu wykonania ogólnie obejmuje sekwencyjnie przeprowadzanie procesu tarcia względnie obrotowych powierzchni końcowych dwóch przedmiotów obrabianych w stanie wzajemnego docisku (stanie przyłożenia ciśnienia tarcia) w celu wytworzenia ciepła tarcia na powierzchni przylegania połączenia i procesu spęczania zatrzymywania względnego obracania między przedmiotami obrabianymi i dociskania przedmiotów obrabianych przy ciśnieniu spęczania oraz w procesie tarcia, wstępny proces tarcia jest włączony jako dodatek do pierwotnego procesu tarcia. Przed opisaniem sposobu zgrzewania tarciowego według tego przykładu wykonania zostanie opisane urządzenie do zgrzewania tarciowego wykorzystujące sposób zgrzewania tarciowego.

Jak pokazano na Fig. 1, urządzenie 1 do zgrzewania tarciowego ma funkcję scalania dwóch przedmiotów obrabianych W1, W2 przez zgrzewanie tarciowe.

W tym przykładzie wykonania człon trzpienia obrotowego jest używany dla jednego przedmiotu obrabianego W1 (odnośnik liczbowy W1 jest również używany, gdy człon trzpienia obrotowego jest specjalnie używany) i człon głowicowy jest używany do drugiego przedmiotu obrabianego W2 (odnośnik liczbowy W2 jest również używany, gdy człon głowicowy jest specjalnie używany). Człon trzpienia obrotowego służący jako jeden przedmiot obrabiany W1 jest uformowany ogólnie w kształt trzpienia (np. przekrój kołowy 6 mm), a człon głowicowy służący jako drugi przedmiot obrabiany W2 integralnie ma część korpusową W21 zaworu i część trzpienia obrotowego W22 (np. przekrój kołowy 6 mm) rozciągającą się od części korpusowej W21 zaworu. Są one w związku, w którym część trzpienia obrotowego W22 członu głowicowego W2 i człon trzpienia obrotowego W1 są połączone i scalone w celu utworzenia zaworu silnika.

W tym przykładzie wykonania przedmiot obrabiany W1 i przedmiot obrabiany W2 są wykonane z różnych materiałów. W szczególności, SUH11 stosuje się do przedmiotu obrabianego W1 (człon trzpienia obrotowego), a SUH35 stosuje się do przedmiotu obrabianego W2 (człon głowicowy).

PL 239 029 B1

Jak pokazano na Fig. 1, urządzenie 1 do zgrzewania tarciowego obejmuje urządzenie wrzecionowe 3 i urządzenie ślizgowe 4 umieszczone sąsiadująco ze sobą jako para urządzeń przytrzymujących na wzdłużnej podstawie nośnej 2 rozciągających się w jednym kierunku.

Urządzenie wrzecionowe 3 jest przymocowane do powierzchni górnej podstawy nośnej 2 na jej wzdłużnym boku (prawa strona na Fig. 1). Urządzenie wrzecionowe 3 obejmuje część uchwytową 5 chwytającą (przytrzymującą) część członu trzpienia obrotowego służącą jako jeden przedmiot obrabiany W1 na wzdłużnie wewnętrznym boku podstawy nośnej 2, a część uchwytowa 5 jest napędzana obrotowo przez obrotową część napędową 6 służącą jako obrotowe źródło napędowe zawarte w urządzeniu wrzecionowym 3.

Urządzenie ślizgowe 4 jest umieszczone na powierzchni górnej podstawy nośnej 2 na drugim wzdłużnym boku (lewa strona na Fig. 1). Urządzenie ślizgowe 4 jest powiązane z parą szyn prowadzących 7, znanym mechanizmem 8 śruby z nakrętką kulową i silnikiem napędowym 9 służącym jako źródło napędowe ruchu do obsługi mechanizmu 8 śruby z nakrętką kulową, a urządzenie ślizgowe 4 jest w ten sposób ruchome w kierunku i z dala od urządzenia wrzecionowego 3.

Urządzenie ślizgowe 4 obejmuje część uchwytową 11 na wzdłużnie wewnętrznym boku podstawy nośnej 2. Część uchwytowa 11 chwyta (przytrzymuje) część trzpienia obrotowego W22 członu głowicowego służącego jako drugi przedmiot obrabiany W2, a gdy część trzpienia obrotowego W22 jest dociskana przez część uchwytową 11, część trzpienia obrotowego W22 rozciąga się w kierunku od części uchwytowej 11 względem części korpusowej W21 zaworu tak, że powierzchnia końcowa części trzpienia obrotowego W22 przemieszcza się bliżej i od powierzchni końcowej członu trzpienia obrotowego W1 utrzymywanego przez urządzenie wrzecionowe 3 zgodnie z działaniem ślizgowym urządzenia ślizgowego 4.

Jak pokazano na Fig. 1, urządzenie 1 do zgrzewania tarciowego obejmuje jednostkę sterującą (środki sterujące, urządzenie sterujące) U do sterowania obrotową częścią napędową 6 w urządzeniu wrzecionowym 3 i silnikiem napędowym 9 w urządzeniu ślizgowym 4.

W związku z tym jednostka sterująca U odbiera dane wejściowe różnych sygnałów z czujnika nacisku (części wykrywającej siłę docisku) 12, wykrywającego ciśnienie działające między przedmiotami obrabianymi W1, W2 i czujnikiem 35 wykrywania liczby obrotów, wykrywającym liczbę obrotów obrotowej części napędowej (obrotowego źródła napędowego) 6 w urządzeniu wrzecionowym 3, a jednostka sterująca U wysyła odpowiednie sygnały sterujące do obrotowej części napędowej 6 w urządzeniu wrzecionowym 3 i do silnika napędowego 9 w urządzeniu ślizgowym 4. Jednostka sterująca U ma wbudowany obwód czasowy spełniający funkcję regulatora czasu.

Jak pokazano na Fig. 1, jednostka sterująca U zawiera część pamięci 13 i część sterującą 14, aby zapewnić funkcje dla komputera.

Część pamięci 13 składa się z elementów pamięci, takich jak pamięć ROM (pamięć tylko do odczytu) i pamięć RAM (pamięć o dostępie swobodnym), a część pamięci 13 przechowuje różne programy niezbędne do zgrzewania tarciowego między przedmiotami obrabianymi i informacje o ustawieniach, takie jak prędkość ślizgu urządzenia ślizgowego 4, pierwsza liczba obrotów i druga liczba obrotów (stała liczba obrotów) obrotowej części napędowej 6 w urządzeniu wrzecionowym 3, ustawienia czasów At00, At0, At1, At2 opisane później i ustawienia ciśnienia P0, P1 opisane później. Te różne programy itp. są w razie potrzeby odczytywane przez część sterującą 14, a niezbędne informacje są odpowiednio przechowywane w części pamięci 13.

Część sterująca 14 składa się z procesora centralnego (jednostki centralnej), a część sterująca 14 działa jako część nastawcza 15 i arytmetyczna część sterująca 16 zgodnie z programami odczytanymi z części pamięci 13.

Część nastawcza 15 ustawia czas At00, aż liczba obrotów obrotowej części napędowej 6 w urządzeniu wrzecionowym 3 osiągnie pierwszą liczbę obrotów (stała liczba obrotów), pierwszą liczbę obrotów (stała liczba obrotów) i drugą liczbę obrotów (stała liczba obrotów) większą niż pierwsza liczba obrotów obrotowej części napędowej 6 w urządzeniu wrzecionowym 3, wstępne ciśnienie tarcia (siła docisku) P0 i wstępny czas tarcia At0 we wstępnym procesie tarcia (proces tarcia), ciśnienie tarcia (siła docisku) P1 i czas sterowania At1 ciśnieniem tarcia w pierwotnym procesie tarcia, ciśnienie spęczania (siła docisku) P2 i czas sterowania At2 ciśnieniem spęczania w procesie spęczania itp. (patrz Fig. 4).

Arytmetyczna część sterująca 16 wykonuje przetwarzanie arytmetyczne w różnych programach w oparciu o informacje o ustawieniach w części nastawczej 15 i informacje wejściowe z czujników 12, 35 i wysyła różne sygnały sterujące do obrotowej części napędowej 6 w urządzeniu wrzecionowym 3 i silnika napędowego 9 w urządzeniu ślizgowym 4.

PL 239 029 B1

W sterowaniu zgrzewania tarciowego przez jednostkę sterującą U, odzwierciedla się sposób zgrzewania tarciowego według przykładu wykonania. Po opisaniu wspólnego sterowania zgrzewaniem tarciowym przez jednostkę sterującą U, podstawowe sterowanie zgrzewaniem tarciowym według przykładu wykonania i jego problemy, ogólne sterowanie zgrzewaniem tarciowym przez jednostkę sterującą U będzie opisane w oparciu o sposób zgrzewania tarciowego według przykładu wykonania wynalazku.

Typowe sterowanie zgrzewaniem tarciowym

Jak pokazano na Fig. 2, typowe sterowanie zgrzewaniem tarciowym obejmuje kolejno wykonywanie procesu tarcia względnego obracania powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego W1 uchwyconej przez urządzenie wrzecionowe 3 i powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego W2 uchwyconej przez urządzenie ślizgowe 4 (przy stałej liczbie obrotów: w tym przykładzie wykonania tylko przedmiot obrabiany W1 obraca się wokół swojej osi), podczas gdy powierzchnie końcowe są dociskane do siebie przy ciśnieniu tarcia P1 tak, aby wytworzyć ciepło tarcia na powierzchni przylegania połączenia między przedmiotami obrabianymi W1, W2 oraz proces spęczania zatrzymywania względnego obrotu między przedmiotami W1, W2, a następnie dociskania przedmiotów obrabianych W1, W2 do siebie przy ciśnieniu spęczania P2 większym niż ciśnienie tarcia P1, oraz w procesie tarcia, ciśnienie tarcia P1 i względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych W1, W2 jest utrzymywana stała w całym procesie.

Gdy wykonuje się takie typowe sterowanie zgrzewaniem tarciowym, jak pokazano na Fig. 3, człon trzpienia obrotowego służący jako jeden przedmiot obrabiany W1 może być połączony (zintegrowany) w sposób wygięty z częścią trzpienia obrotowego członu głowicowego służącą jako drugi przedmiot obrabiany W2. Niniejszy wynalazca badał to zjawisko zginania i uważa, że stany końcowe powierzchni końcowej części W22 trzpienia obrotowego członu głowicowego W2 i powierzchni końcowej członu W1 trzpienia obrotowego (w szczególności stan końcowy powierzchni końcowej członu W1 trzpienia obrotowego) i ciśnienie tarcia (siła docisku) wpływają na zjawisko zginania i że między nimi stany powierzchni końcowych (takie jak pochylona powierzchnia i zakrzywiona powierzchnia) wynikają z różnicy w maszynie tnącej (np. maszyna ścinająca). Na Fig. 3 oznaczenie CH oznacza obszar chwytania członu W2 trzpienia obrotowego przez część uchwytową 5.

Podstawowe sterowanie zgrzewaniem tarciowym według przykładu wykonania (1) W sterowaniu zgrzewaniem tarciowym według przykładu wykonania, jak pokazano na Fig. 4, wstępny proces tarcia jest włączony w proces tarcia przed pierwotnym procesem tarcia z uwzględnieniem opisanych powyżej zjawisk, itp., podczas gdy opiera się na typowym sterowaniu zgrzewaniem tarciowym opisanym powyżej. Jest tak dlatego, że uważa się, że człon W1 trzpienia obrotowego jest połączony w sposób zagięty z częścią W22 trzpienia obrotowego członu głowicowego W2 w czasie styku między członami W1, W2, przy czym kształty powierzchni końcowych członów W1, W2 mają najbardziej znaczący wpływ. W tym wstępnym procesie tarcia stosuje się wstępne ciśnienie tarcia P0 niższe niż pierwotne ciśnienie tarcia P1, a człon W1 trzpienia obrotowego obraca się o liczbę obrotów mniejszą niż liczba obrotów w pierwotnym procesie tarcia w celu dostosowania powierzchni końcowych członu głowicowego W2 i członu W1 trzpienia obrotowego względem siebie przed wejściem do pierwotnego procesu tarcia.

Jednakże, zgodnie z wynikami badania z Fig. 5 do 7 dla potwierdzenia skutku włączenia wstępnego procesu tarcia, wiarygodny wynik poprawy nie musi być koniecznie uzyskany, nawet jeśli wstępny proces tarcia jest włączony w proces tarcia.

Fig. 5 pokazuje warunki badania dla potwierdzenia skutku włączenia wstępnego procesu tarcia. Na Fig. 5 liczba obrotów (liczba obrotów głównego trzpienia obrotowego) (obr./min) reprezentuje liczbę obrotów części uchwytowej 5 obróconej przez obrotową część napędową 6 w urządzeniu wrzecionowym 3, a P0 (docisk) wskazuje, że docisk (kN) użyto do badania zamiast ciśnienia tarcia P0 (MPa) jako siły docisku do dociśnięcia powierzchni końcowej części W22 trzpienia obrotowego członu głowicowego W2 i powierzchni końcowej członu W1 trzpienia obrotowego złożonych razem. Podczas gdy badanie przeprowadzono za pomocą następujących typowych przedmiotów obrabianych W1, W2, wstępny proces tarcia przeprowadzono w warunkach od nr 1 do nr 20 na Fig. 5, przy czym odpowiednio zmieniono liczbę obrotów (obr./min) i P0 (docisk), a następnie pierwotny proces tarcia i proces spęczania przeprowadzono w następujących typowych warunkach.

Typowe warunki badania

Przedmiot obrabiany W1: człon trzpienia obrotowego (wykonany z SUH11) o średnicy 6 mm, wystający 16 mm od części uchwytowej 5

Przedmiot obrabiany W2: człon głowicowy (wykonany z SUH35), o średnicy 6 mm trzpienia obrotowego części głowicowego, wystający 11 mm od części uchwytowej 11.

PL 239 029 B1

Wstępny proces tarcia: wstępny czas tarcia 0,5 s

Pierwotny proces tarcia: P1 (docisk) (docisk stosowany zamiast ciśnienia: zwany dalej P1 (docisk) 6,5 kN, czas tarcia 0,78 s, liczba obrotów 3600 obr./min

Proces spęczania: P2 (docisk) (docisk stosowany zamiast ciśnienia: zwany dalej P2 (docisk)) 11,3 kN, czas spęczenia 0,31 s, P2L (czas opóźnienia od instrukcji zatrzymania obrotu do części uchwytowej 5 do przełączenia na P2) 0,05 s.

Fig. 6 przedstawia wynik pomiaru dla pomiaru zginania członu W1 trzpienia obrotowego w odniesieniu do części W22 trzpienia obrotowego członu głowicowego W2 po połączeniu członu głowicowego W2 i członu W1 trzpienia obrotowego w warunkach nr 1 do nr 20 pokazanych na Fig. 5.

W tym przypadku, do pomiaru zgięcia członu W1 trzpienia obrotowego względem części W22 trzpienia obrotowego członu głowicowego W2, jak pokazano na Fig. 8, obiekt (obiekt, który ma być zmierzony) uzyskany przez połączenie członu głowicowego W2 i człon W1 trzpienia obrotowego został ustawiony w urządzeniu nastawczym i obrócony wokół jego linii środkowej, aby zmierzyć wartość zmiany względem pierwotnej średnicy członu W1 trzpienia obrotowego wokół linii środkowej za pomocą narzędzia pomiarowego 30 w położeniu 2 mm od powierzchni przylegania połączenia między członem głowicowym W2 a członem W1 trzpienia obrotowego, a wartość maksymalną i wartość minimalną uzyskano dla wartości (1/2) wartości zmiany. Na Fig. 6 MAX jest wartością maksymalną, MIN jest wartością minimalną, AV jest średnią wartością wszystkich wyników pomiarów w każdym z warunków badania, a R jest różnicą między wartością maksymalną a wartością minimalną. Badanie nr B/M na Fig. 6 pokazuje wyniki uzyskane w ramach typowego sterowania zgrzewaniem tarciowym pokazanego na Fig. 2.

Fig. 7 pokazuje wyniki oceny dla wyników pomiaru z Fig. 6. Na Fig. 7, wyniki w kolorze szarym są korzystnymi wynikami zasadniczo bez zginania, a w tej ocenie, wyniki o wartości 0,1 mm lub mniejszej, gdy średnia wartość (AVE) pokazana na Fig. 6 została oceniona jako korzystne wyniki zasadniczo bez zginania.

Zgodnie z Fig. 7, gdy liczba obrotów wynosiła 1250 obr./min lub więcej, a P0 (docisk) mieścił się w zakresie 1,0 do 2,0 kN, uzyskano korzystne wyniki, a gdy P0 (docisk) wynosił 4 kN lub więcej lub 0,5 kN lub mniej, nie uzyskano korzystnego wyniku niezależnie od liczby obrotów. Gdy liczba obrotów wynosiła 1000 obr./min lub mniej, nie uzyskano korzystnego wyniku niezależnie od P0 (docisku).

Informacje uzyskane ze sterowania podstawowym zgrzewaniem tarciowym według przykładu wykonania.

W oparciu o wyniki oceny opisane powyżej twórca niniejszego wynalazku uważa, że istnieją następujące informacje.

(1) Gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego (człon trzpienia obrotowego) W1 styka się z powierzchnią końcową drugiego przedmiotu obrabianego (element głowicowy) W2, jeden przedmiot obrabiany W1 jest zgięty względem drugiego przedmiotu obrabianego W2, jeśli powierzchnie końcowe elementów obrabianych W1, W2 są dociskane do siebie o z góry określoną siłę docisku lub więcej.

Dzieje się tak dlatego, że zjawisko zginania występuje zawsze bez względu na liczbę obrotów, jeśli P0 (docisk) wynosi 4 kN lub więcej zgodnie z wynikami oceny badania, tak że obecność dolnej wartości granicznej jest rozpoznawana w kategoriach gnącej siły docisku powodującej zgięcie jednego przedmiotu obrabianego W1 w stosunku do drugiego przedmiotu obrabianego W2. Jest tak również dlatego, że podczas gdy siła docisku i stan powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych W1, W2 są uważane za czynniki powodujące zjawisko zginania jednego przedmiotu obrabianego W1 w odniesieniu do drugiego przedmiotu obrabianego W2, uważa się, że stopień stanu powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego W1 (W2) nie różni się znacząco i że zjawisko zginania występuje w zależności od wartości siły docisku.

Z drugiej strony, twórca niniejszego wynalazku uważa, że gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego (członu trzpienia obrotowego) W1 zostanie doprowadzona do styku z powierzchnią końcową drugiego przedmiotu obrabianego (element głowicowy) W2, naprężenie ściskające działa na przedmiot obrabiany W1 (W2), gdy działa naprężanie ze względu na moment zginający, jak pokazano na Fig. 9, i uważa, że wpływa to na występowanie zjawiska zginania, gdy przedmioty obrabiane W1, W2 stykają się ze sobą. Dlatego też próbowano obliczać próbę generującą naprężenia gnące Py dla przedmiotu obrabianego W1 (SUH11) z tendencją do łatwego zginania względem przedmiotu obrabianego W2. Obliczenia można przedstawić za pomocą następującego równania. Na Fig. 9 odnośnik L oznacza długość rzutową przedmiotu obrabianego W1 z części uchwytowej 5.

PL 239 029 B1 σ (całkowite naprężenie) = P/A (naprężenie ściskające) + M/Z (naprężenie spowodowane momentem gnącym) = (P/(nd2/4)) + P (d/2)/(nd3/32) gdzie P jest dociskiem (N), d jest średnicą przedmiotu obrabianego (mm), A = nd2/4 jest powierzchnią przekroju przedmiotu obrabianego (mm2), M = P (d/2) jest momentem gnącym (Nmm), Z = nd3/32 jest modułem przekroju kołowego przekroju poprzecznego.

Równanie jest odkształcane w następujący sposób:

P = σ/(1/(nd2/4) + (d/2)/(nd3/32)) = σnd2/20 ... (A).

Poprzez podstawienie naprężenia próbnego σy = 685 (N/mm2) przedmiotu obrabianego (SUH11) i średnicy d = 6 (mm) przedmiotu obrabianego (SUH11) w równ. A, docisk gnący Py przedmiotu obrabianego (SUH11) otrzymuje się w następujący sposób:

PY = 3,87 (kN).

Wartość ta jest zbliżona do wyniku badania (P0 (docisk) = 4,0 (kN)), w którym zjawisko zginania występuje zawsze, gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych W1, W2 zostaną zetknięte ze sobą i uważa się, że moment gnący wpływa na zjawisko zginania, gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych W1, W2 stykają się ze sobą i że ten moment gnący prowadzi do dolnej wartości granicznej Pbl gnącej siły dociskowej.

Dlatego uważa się, że w opisanych powyżej badaniach zjawisko gięcia występuje w przedmiotach obrabianych W1, W2 przy P0 (docisk) = 4,0 (kN) lub więcej, ponieważ P0 (docisk) staje się równy lub większy niż dolna wartość graniczna Pbl obszaru naprężenia zginania (obszaru gnącej siły docisku) powodującego zjawisko zginania, jak pokazano na Fig. 10, gdy przedmioty obrabiane W1, W2 stykają się ze sobą.

(2) Gdy powierzchnia końcowa jednego przedmiotu obrabianego W1 jest doprowadzona do zetknięcia z powierzchnią końcową drugiego przedmiotu obrabianego W2, jeden przedmiot obrabiany W1 jest zgięty względem drugiego przedmiotu obrabianego W2, jeżeli ciepło tarcia nie powoduje odkształcenia plastycznego mimo że ciepło tarcia występuje między przedmiotami obrabianymi W1, W2.

Z wyników badania wynika, że jeden przedmiot obrabiany W1 jest wygięty w stosunku do drugiego przedmiotu obrabianego W2 przy liczbie obrotów równej 1000 obr/min lub mniej, gdy P0 (docisk) znajduje się w zakresie 1,0 do 2,0 kN, podczas gdy jeden przedmiot obrabiany W1 jest zgięty względem drugiego przedmiotu obrabianego W2 przy P0 (docisk) mniejszym niż 0,5 kN, gdy liczba obrotów mieści się w zakresie do 3000 obrotów na minutę, a możliwym powodem jest to, że przy takiej liczbie obrotów i P0 (docisk) we wstępnym procesie tarcia, wytworzone z niego wstępne ciepło tarcia nie powoduje odkształcenia plastycznego między przedmiotami obrabianymi W1, W2 i umożliwia przejście do pierwotnego procesu tarcia, podczas gdy stan powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego W 1 (W2) jest utrzymywany w stanie początkowym, który powoduje, że przedmioty obrabiane W 1, W2 odbierają P1 (docisk) przekraczający dolną wartość graniczną (siłę docisku) Pbl (4 kN) zjawiska zginania.

Szczegółowy opis zostanie przedstawiony w odniesieniu do Fig. 11. Aby wytworzyć wstępne ciepło tarcia powodujące odkształcenie plastyczne między przedmiotami obrabianymi W1, W2 w procesie wstępnego tarcia, gdy liczba obrotów wynosi N0, P0 (docisk) musi przekraczać górną wartość graniczną Phu obszaru siły docisku, w którym nie jest wytwarzane wstępne ciepło tarcia powodujące odkształcenie plastyczne przy liczbie obrotów N0 (np. P0 (docisk) = 0,5 kN przy N0 = 3000 obr/min). Jeśli jednak P0 (docisk) jest równy lub mniejszy niż górna wartość graniczna Phu przy liczbie obrotów N0 (np. w przypadku P0 (docisk) = 0,4 kN przy N0 = 3000 obr/min), wstępne ciepło tarcia nie powoduje odkształcenia plastycznego między przedmiotami obrabianymi W1, W2 i przedmiot obrabiany W1 (W2) jest utrzymywany w stanie początkowej powierzchni końcowej i przenoszony do pierwotnego procesu tarcia. W związku z tym przedmioty obrabiane W1 i W2 odbierają P1 (docisk) przekraczający dolną wartość graniczną Pbl (4 kN) zjawiska zginania w początkowym stanie powierzchni końcowej i uważa się, że powoduje to zjawisko zginania między przedmiotami obrabianymi W 1, W2.

Oczywiście, w tym przypadku, jeżeli zmieni się liczba obrotów N0, górna wartość graniczna Phu również zmienia się odpowiednio, i w tym przypadku P0 (docisk) musi przekraczać górną wartość graniczną Phu odpowiadającą zmienionej liczbie obrotów N0. Wynika to z faktu, że wymagane wstępne ciepło tarcia jest stałe, podczas gdy wstępne ciepło tarcia jest określane przez liczbę obrotów i siłę docisku (P0 (docisk)).

Szczegóły opisane powyżej mogą być wspierane przez określone ciepło tarcia dla warunków badania pokazanych na Fig. 7. Zostanie to szczegółowo opisane.

PL 239 029 B1

Ciepło tarcia Q wytwarzane między przedmiotami obrabianymi W1, W2 jest proporcjonalne do P0 (docisk) i liczby obrotów N0, gdy czas tarcia jest stały, a ciepło tarcia Q można wyrazić za pomocą następującego równania:

Q = k x P0 (docisk) x N0 (k jest stałą).

Gdy ciepło tarcia Q jest obliczane w oparciu o to równanie, warunki pokazujące korzystne wyniki na Fig. 7 tworzą 1500 k (1500 k do 7200 k) nawet przy wartości minimalnej, podczas gdy warunki nie pokazujące korzystnych wyników na Fig. 7 tworzą, że 2000 k (750 k do 2000 k) nawet przy maksymalnej wartości. Z tego faktu wynika, że ciepło tarcia Q jest niewystarczające w tych, które nie wykazują korzystnych wyników na Fig. 7 w porównaniu z tymi, które wykazują korzystne wyniki na Fig. 7, i uważa się, że przedmioty obrabiane W1, W2 są przesunięte do pierwotnego procesu tarcia bez korygowania stanu powierzchni końcowej w procesie wstępnego tarcia, jak pokazano na Fig. 11.

Ogólne sterowanie zgrzewaniem tarciowym przez jednostkę sterującą U

Z informacji (1), (2), w sterowaniu zgrzewaniem tarciowym przez jednostkę sterującą U według przykładu wykonania, wstępny proces tarcia jest włączony w proces tarcia oprócz pierwotnego procesu tarcia, jak pokazano na Fig. 4 i 12, a we wstępnym procesie tarcia ciśnienie stosowane jako wstępne ciśnienie tarcia P0 (siła docisku) nie osiąga dolnej wartości granicznej Pbl gnącej siły dociskowej powodującej zgięcie jednego przedmiotu obrabianego W1 w stosunku do drugiego przedmiotu obrabianego W2, podczas gdy ciepło tarcia może powodować odkształcenie plastyczne między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2 przez regulację wstępnego ciśnienia tarcia P0 i liczby obrotów przedmiotu obrabianego W 1.

Dlatego też, w warunkach typowych dla opisanych powyżej warunków badania, gdy docisk jest stosowany jako siła docisku dla specyfikacji, P0 (docisk) jest ustawiany na określoną wartość (np. 2 kN) w zakresie większym niż 0,5 kN i mniejszym niż 4 kN przy liczbie obrotów przedmiotu obrabianego W1 wynoszącej 1250 obr./min lub więcej (np. 3000 obr/min).

W tym przypadku wstępne ciśnienie tarcia P0 jest korzystnie jak najbardziej zbliżone do dolnej wartości granicznej Pbl (4 kN w opisanych powyżej warunkach badania) gnącej siły dociskowej powodującej zgięcie jednego przedmiotu obrabianego W1 w stosunku do drugiego przedmiotu obrabianego W2 w zakresie nieosiągnięcia dolnej wartości granicznej Pbl, a wstępne ciśnienie tarcia P0 jest zbliżone do dolnej wartości granicznej Pbl siły docisku niż górna wartość graniczna Phu, która musi zostać przekroczona w celu wytwarzania z góry określonego ciepła tarcia. Dzieje się tak dlatego, że część między powierzchniami końcowymi obu przedmiotów obrabianych jest szybko odkształcana plastycznie przez wykorzystanie faktu, że gdy wytrzymałość plastyczna jest większa, temperatura osiągnięcia wytrzymałości plastycznej staje się niższa, jak pokazano na Fig. 13. W rezultacie proces korygowania stanu powierzchni końcowej obu przedmiotów obrabianych można szybko zakończyć.

Przykład sterowania jednostki sterującej U będzie konkretnie opisany w odniesieniu do schematów objaśniających działanie parametrów pokazanych na Fig. 4 i 12 oraz schematu blokowego pokazanego na Fig. 14. S na Fig. 14 oznacza etap. Zakłada się, że różne informacje, takie jak informacje o ustawieniach, są odczytywane z wyprzedzeniem.

Gdy przedmioty obrabiane W1, W2 są utrzymywane przez urządzenie wrzecionowe 3 i urządzenie ślizgowe 4 i warunek początkowy sterowania jest spełniony, ustawiany jest regulator czasu i obrotowa część napędowa 6 urządzenia wrzecionowego 3 jest obracana do pierwszej liczby obrotów (np. 3000 obr./min (stała liczba obrotów) w warunkach typowych dla opisanych powyżej warunków badania) (S1 do S3).

Po ustawieniu regulatora czasu (S2), po upływie ustawionego czasu At00, urządzenie ślizgowe 4 zaczyna się przesuwać (S4, S5), aby doprowadzić powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych W1, W2 do zetknięcia ze sobą, i to jest określane na S6, czy ciśnienie tarcia (siła docisku) stało się równe lub większe niż wstępne ciśnienie tarcia P0. Wynika to z tego, że powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych W1, W2 stykają się ze sobą pod wstępnym ciśnieniem tarcia P0, aby wytworzyć ciepło tarcia między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2 (sterowanie wstępnym ciśnieniem tarcia). W tym przypadku ciśnienie (np. 2,0 kN) stosowane jako wstępne ciśnienie tarcia P0 nie osiąga dolnej wartości granicznej Pbl gnącej siły docisku powodującej zgięcie jednego przedmiotu obrabianego W1 w stosunku do drugiego przedmiotu obrabianego W2 (np. 4 kN pod względem siły docisku w warunkach typowych dla opisanych powyżej warunków badania), a ciepło tarcia wytwarzane przez wstępne ciśnienie tarcia P0 i pierwszą liczbę obrotów przenosi część między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2 w stan odkształcenia plastycznego. Dzieje się tak,

PL 239 029 B1 ponieważ zapobiega się występowaniu zjawiska zginania w przedmiotach obrabianych W1, W2, stosując wstępne ciśnienie tarcia P0 nie osiągające dolnej wartości granicznej Pbl gnącej siły docisku, gdy przedmioty obrabiane W1, W2 stykają się ze sobą, oraz stan powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych W1, W2 jest korygowany poprzez odkształcenie plastyczne, aby zapobiec występowaniu zjawiska zginania w przedmiotach obrabianych W 1, W2, nawet gdy docisk jest następnie wykonywany przy pierwotnym ciśnieniu tarcia P1.

Dlatego też, jeśli S6 wynosi NIE (NO), ruch urządzenia ślizgowego 4 jest kontynuowany w celu zwiększenia siły docisku między przedmiotami obrabianymi W1, W2, i jeśli S6 wynosi TAK (YES), regulator czasowy jest resetowany, aby rozpocząć odliczanie czasu, i zapewnione jest sterowanie wstępnym ciśnieniem tarcia (S7, S8). W sterowaniu wstępnym ciśnieniem tarcia, siła docisku P jest utrzymywana przy wstępnym ciśnieniu tarcia P0 poprzez sterowanie ruchem urządzenia ślizgowego 4, a ciepło tarcia jest wytwarzane między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W 1, W2 przez z góry określony czas At0 przy wstępnym ciśnieniu tarcia P0, (S8, S9).

Gdy z góry określony czas At0 upłynie od ponownego uruchomienia regulatora czasowego w S7, liczba obrotów obrotowej części napędowej 6 zmienia się na drugą liczbę obrotów (np. 3600 obrotów na minutę (stała liczba obrotów) w warunkach typowych w przypadku opisanych powyżej warunków badania), a sterowanie wstępnym ciśnieniem tarcia zostaje przerwane, aby rozpocząć normalny ruch urządzenia ślizgowego 4 (S9 do S11). Powoduje to, że siła docisku (ciśnienie tarcia) P między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego W 1, W2 zaczyna wzrastać do wstępnego ciśnienia tarcia P0 lub więcej.

Gdy urządzenie ślizgowe 4 ponownie zacznie się poruszać (S11), określa się w S12, czy siła docisku (ciśnienie tarcia) P zwiększa się do początkowego ciśnienia tarcia P 1. Dzieje się tak dlatego, że ciepło tarcia w pierwotnym procesie tarcia wytwarzane jest między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2 pod ciśnieniem tarcia P1. W tym momencie, mimo że ciśnienie tarcia P1 jest większe niż wstępne ciśnienie tarcia P0, stan powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych W1, W2 jest korygowany poprzez odkształcenie plastyczne we wstępnym procesie tarcia, zjawisko zginania nie występuje w przedmiotach obrabianych W1, W2.

Jeżeli S12 wynosi NIE (NO), normalny ruch urządzenia ślizgowego 4 jest kontynuowany w celu zwiększenia siły docisku (ciśnienia tarcia) P, a jeśli S12 wynosi TAK (YES), regulator czasowy jest resetowany, aby rozpocząć odliczanie czasu i zapewnione jest sterowanie ciśnieniem tarcia (S13, S14). Poprzez to sterowanie ciśnieniem tarcia, zapewnione jest sterowanie ruchem urządzenia ślizgowego 4, a siła docisku P jest utrzymywana przy pierwotnym ciśnieniu tarcia P1 (np., 6,5 kN pod względem siły docisku w warunkach typowych dla przypadku warunków badania opisanych powyżej) przez z góry określony czas At1 (S14, S15).

Gdy zapewnione jest sterowanie ciśnieniem tarcia przez z góry określony czas At1 (S15), uznaje się, że proces tarcia zakończył się, a drugie sterowanie liczbą obrotów obrotowej części napędowej 6 jest zakończone w urządzeniu wrzecionowym 3, tak, że obrót przedmiotu obrabianego W1 w oparciu o obrotową część napędową 6 jest zatrzymywany (S16). Następnie, w następnym etapie S17, normalny ruch urządzenia ślizgowego 4 jest wznawiany w celu zwiększenia siły docisku P, a w następnym etapie S18 określa się, czy siła docisku P osiągnęła ciśnienie spęczania P2. Jeżeli S18 ma wartość NIE (NO), siła docisku P jest zwiększana, a jeśli S18 jest równe TAK (YES), regulator czasowy jest resetowany, aby rozpocząć odliczanie czasu, i zapewnione jest sterowanie ciśnieniem spęczania (S19, S20). Przez tę regulację ciśnienia spęczenia zapewnione jest sterowanie ruchem urządzenia ślizgowego 4, a siła docisku P jest utrzymywana przy pierwotnym ciśnieniu spęczania P2 (np. 11,3 kN pod względem siły docisku w warunkach typowych dla warunków badania opisanych powyżej) przez z góry ustalony czas At2 (S20, S21).

Po upływie czasu At2 przetwarzania spęcznienia od ponownego uruchomienia regulatora czasowego w S19 (S21), sterowanie ciśnieniem spęczania jest kończone (S22). Zakończeniu sterowaniem ciśnienia spęczania towarzyszy zatrzymanie dociskania między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2 w oparciu o urządzenie ślizgowe 4 i uwolnienie ciśnienia spęczania itp. (S23), a zintegrowane przedmioty obrabiane W1, W2 są wyjmowane z urządzenia 1 do zgrzewania tarciowego.

Na Fig. 15 przedstawiono modyfikację przykładu wykonania jako inny przykład wykonania. W innym przykładzie wykonania, wstępne ciśnienie tarcia P0 stosowane we wstępnym procesie tarcia jest ciśnieniem (P0 (docisk) = 2 kN), które nie osiąga dolnej wartości granicznej Pbl gnącej siły docisku, a liczba obrotów przedmiotu obrabianego W1 zastosowanego w pierwotnym procesie tarcia jest równa liczbie obrotów przedmiotu obrabianego W1 w procesie tarcia (np. 3600 obr. /min) i liczbie obrotów (stan

PL 239 029 B1 ustalony) w procesie tarcia (wstępny proces tarcia i pierwotny proces tarcia) jest stała. Oczywiście, liczba obrotów tego przedmiotu obrabianego W1 i wstępne ciśnienie tarcia P0 współdziałają ze sobą w celu wytworzenia ciepła tarcia powodującego plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych W1, W2.

Dlatego też, w innym przykładzie wykonania, nie tylko przedmioty obrabiane W1, W2 mogą być właściwie połączone ze sobą bez powodowania zgiętego układu między nimi, zapewniając jednocześnie prawidłowo przeprowadzony proces tarcia, jak w przykładzie wykonania opisanym powyżej, ale także liczba obrotów przedmiotu obrabianego W1 może być ustawiona na pojedynczą liczbę obrotów (stan ustalony) w procesie tarcia (wstępny proces tarcia i pierwotny proces tarcia), aby można było uprościć sterowanie liczbą obrotów.

Chociaż przykłady wykonania zostały opisane powyżej, niniejszy wynalazek obejmuje następujące postacie.

(1) W tym przykładzie wykonania obrotowa część napędowa 6 jest sterowana w celu uzyskania ustawionej liczby obrotów (stan ustalony) w oparciu o informacje wykrywania z czujnika 35 wykrywania liczby obrotów; jednakże serwomotor jest wykorzystywany jako obrotowa część napędowa 6 tak, że stan obrotu serwomotoru jest monitorowany przez koder, a jeśli wynik monitorowania jest poza ustawioną liczbą obrotów, serwomotor uważa się za znajdujący się w stanie błędu tak że jego obrót zostaje zatrzymany.

(2) Przedmioty obrabiane W1, W2 mogą być dowolnymi przedmiotami obrabianymi, o ile powierzchnie końcowe kształtów prętów są połączone i zintegrowane ze sobą.

(3) Dolna wartość graniczna gnącej siły docisku powodującej zginanie przedmiotów obrabianych W1, W2 jest odpowiednio zależna od maszyny tnącej, średnicy powierzchni końcowej przedmiotu obrabianego itp.

(4) Oba przedmioty obrabiane W1, W2 są napędzane obrotowo, tak że przedmioty obrabiane W1, W2 są obracane względem siebie.

WYJAŚNIENIA LITER LUB CYFR urządzenie do zgrzewania tarciowego urządzenie wrzecionowe (urządzenie przytrzymujące) urządzenie ślizgowe (urządzenie przytrzymujące) część uchwytowa obrotowa część napędowa (obrotowe źródło napędowe) silnik napędowy (źródło napędowe ruchu) czujnik ciśnienia (część wykrywająca siłę docisku)

P0 wstępne ciśnienie tarcia (siła docisku)

P1 ciśnienie tarcia (siła docisku)

P2 ciśnienie spęczania

W1, W2 przedmiot obrabiany

Pbl dolna granica gnącej siły docisku

Phu górna wartość graniczna obszaru (siła docisku), w którym nie wytwarza się ciepła tarcia powodujące plastyczne odkształcenie

Q ciepło tarcia

N0 liczba obrotów we wstępnym procesie tarcia

Claims (10)

1. Sposób zgrzewania tarciowego względnego obracania powierzchni końcowej jednego przedmiotu obrabianego (W1) i powierzchni końcowej drugiego przedmiotu obrabianego (W2), podczas gdy styka się je ze sobą w stanie, w którym przykładana jest siła docisku (P) w celu wytworzenia ciepła tarcia (Q) na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych (W 1, W2), następnie zatrzymuje się względny obrót przedmiotów obrabianych (W 1, W2), a następnie przykłada ciśnienie spęczania (P2) do przedmiotów obrabianych (W 1, W2), przy czym ciepło tarcia (Q) jest wytwarzane przez wykonanie wstępnego procesu tarcia rozpoczętego przez stykanie między powierzchnią końcową jednego obrabianego przedmiotu (W 1)

PL 239 029 B1 a powierzchnią końcową drugiego obrabianego przedmiotu (W2) i pierwotny proces tarcia kontynuuje się od wstępnego procesu tarcia, znamienny tym, że we wstępnym procesie tarcia, siła docisku, która ma być zastosowana, nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku (Pbl), powodującej zginanie jednego przedmiotu obrabianego (W1) względem drugiego przedmiotu obrabianego (W2), podczas gdy ciepło tarcia (Q) we wstępnym procesie tarcia powoduje odkształcenie plastyczne między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W1, W2) zgodnie z siłą docisku (P) i względnym obrotem między przedmiotami obrabianymi (W1, W2) w celu skorygowania stanu powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych (W 1, W2), tak, że zginanie przedmiotów obrabianych (W 1, W2) prawie nie występuje, oraz w którym dolną wartość gnącej siły docisku (Pbl), która ma być zastosowana określa się w oparciu o stan powierzchni końcowej przed zetknięciem między jednym przedmiotem obrabianym (W1) a drugim przedmiotem obrabianym (W2) i średnicami powierzchni końcowej jednego przedmiotu obrabianego (W1) i drugiego przedmiotu obrabianego (W2).

2. Sposób zgrzewania tarciowego według zastrz. 1, znamienny tym, że we wstępnym procesie tarcia, gdy powierzchnię końcową jednego przedmiotu obrabianego (W1) i powierzchnię końcową drugiego przedmiotu obrabianego (W2) doprowadza się do zetknięcia ze sobą, siła docisku (P), która ma być zastosowana, jest bliższa dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku (Pbl) niż górna wartość graniczna obszaru (Phu), w którym nie jest wytwarzane ciepło tarcia (Q).

3. Sposób zgrzewania tarciowego według zastrz. 1, znamienny tym, że po doprowadzeniu do zetknięcia ze sobą powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W1, W2), w pierwotnym procesie tarcia siła docisku (P) i względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych (W 1, W2) są wyższe niż w czasie stykania między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W 1, W2), aby sprawić, żeby ciepło tarcia (Q) było wyższe niż ciepło tarcia w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2).

4. Sposób zgrzewania tarciowego według zastrz. 1, znamienny tym, że utrzymuje się stałą względną liczbę obrotów przedmiotów obrabianych (W 1, W2) podczas wytwarzania ciepła tarcia (Q).

5. Sposób zgrzewania tarciowego według zastrz. 1, znamienny tym, że po doprowadzeniu do zetknięcia powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2) ze sobą, w pierwotnym procesie tarcia, co najmniej względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych (W1, W2) jest większa niż względna liczba obrotów w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2), aby ciepło tarcia było wyższe niż ciepło tarcia w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2).

6. Sposób zgrzewania tarciowego według zastrz. 1, znamienny tym, że natychmiast po zakończeniu wstępnego procesu tarcia dokonuje się zmiany na pierwotny proces tarcia w celu zwiększenia siły docisku (P) bezpośrednio, bez przechodzenia przez kolejne etapy, od siły docisku (P0) we wstępnym procesie tarcia do siły docisku (P) w pierwotnym procesie tarcia większej niż siła docisku we wstępnym procesie tarcia (P0) i w którym natychmiast po zakończeniu pierwotnego procesu tarcia, siła docisku jest podnoszona do ciśnienia spęczania (P2) bezpośrednio, bez przechodzenia przez kolejne etapy.

7. Urządzenie do zgrzewania tarciowego (1) względnie obracające powierzchnię końcową jednego przedmiotu obrabianego (W1) i powierzchnię końcową drugiego przedmiotu obrabianego (W2), podczas gdy doprowadza się je do zetknięcia ze sobą w stanie, w którym przykładana jest siła docisku w celu wytworzenia ciepła tarcia (Q) na powierzchni przylegania połączenia przedmiotów obrabianych (W 1, W2), następnie zatrzymujące względny obrót przedmiotów obrabianych (W1, W2), a następnie przykładające ciśnienie spęczania (P2) na przedmioty obrabiane (W1, W2), znamienne tym, że urządzenie do zgrzewania tarciowego (1) zawiera:

parę urządzeń przytrzymujących (3, 4), z których każde ma część uchwytową (5), która przytrzymuje przedmiot obrabiany (W1, W2) i jest umieszczona tak, że części uchwytowe (5) są skierowane do siebie;

PL 239 029 B1 źródło napędowe ruchu (9) powiązane w sposób napędzany z co najmniej jednym ze sparowanych urządzeń przytrzymujących (3, 4) i przemieszczające przedmioty obrabiane (W1, W2) odpowiednio przytrzymywane przez części uchwytowe (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) w kierunku stosunkowo zbieżnym;

obrotowe źródło napędowe (6) powiązane w sposób napędzany obrotowo z co najmniej jedną z części uchwytowych (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) i względnie obracające przedmiotami obrabianymi (W1, W2) przytrzymywanymi przez części uchwytowe (5);

część wykrywającą siłę docisku (12), z którą powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W1, W2) przytrzymywane przez części uchwytowe (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) dociskają się wzajemnie; i jednostkę sterującą (U), która steruje źródłem napędowym ruchu (9) i obrotowym źródłem napędowym (6) w oparciu o informacje z części wykrywającej siłę docisku (12), gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W1, W2) przytrzymywane przez części uchwytowe (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) stykają się ze sobą tak, że siła docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2) dociskających się wzajemnie nie osiąga dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku (Pbl) powodującej zginanie przedmiotów obrabianych (W1, W2), podczas gdy ciepło tarcia (Q) wytwarzane między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W1, W2) powoduje plastyczne odkształcenie między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W 1, W2) zgodnie z siłą docisku (P) i względną liczbę obrotów (N0) między przedmiotami obrabianymi (W 1, W2), przy czym jednostka sterująca (U) obejmuje część pamięci (13) przechowującą jako informacje ustawiania liczbę obrotów (N0) obrotowego źródła napędowego (6) i siłę docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2), oraz część sterującą (14), która steruje źródłem napędowym ruchu (9) i obrotowym źródłem napędowym (6) w oparciu o informacje z części wykrywającej siłę docisku (12) i informacje o ustawieniach przechowywane w części pamięci (13), gdy powierzchnie końcowe przedmiotów przytrzymywane przez części uchwytowe (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) doprowadza się do styku ze sobą tak, aby dociskać powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W1, W2) do siebie, z siłą docisku (P) nie osiągającą dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku (Pbl) i wytwarzać ciepło tarcia (Q) między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W 1, W2) zgodnie z siłą docisku (P) i względną liczbą obrotów (N0) między przedmiotami obrabianymi (W 1, W2), tak że między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W1, W2) występuje odkształcenie plastyczne w oparciu o ciepło tarcia (Q).

8. Urządzenie do zgrzewania tarciowego (1) według zastrz. 7, znamienne tym, że część pamięci (13) jest ustawiona na przechowywanie, jako siły docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2), siła docisku (P) bliższa dolnej wartości granicznej gnącej siły docisku (Pbl) niż górna wartość graniczna obszaru (Phu), w którym ciepło tarcia (Q) nie jest wytwarzane, i w którym część sterująca (14) jest ustawiona na sterowanie źródłem napędowym ruchu (9), gdy powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W 1, W2) przytrzymywane przez części uchwytowe (5) pary urządzeń przytrzymujących (3, 4) doprowadza się do styku ze sobą, tak że siła docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2), które się dociskają, jest równa sile docisku (P) przechowywanej w części pamięci.

9. Urządzenie do zgrzewania tarciowego (1) według zastrz. 7, znamienne tym, że część pamięci (13) jest ustawiona tak, aby przechowywać siłę docisku (P) większą niż siła docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W 1, W2) jako siłę docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2), które się dociskają, po tym, jak powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W 1, W2) są doprowadzane do zetknięcia ze sobą i przechowywania względnej liczby obrotów większej niż względna liczba obrotów w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotu obrabianego (W1, W2) jako względna liczba obrotów po zetknięciu się powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2) ze sobą, i w którym część sterująca (14) jest ustawiona

PL 239 029 B1 tak, aby sterować źródłem napędowym ruchu (9) i obrotowym źródłem napędowym (6) tak, że po doprowadzeniu do zetknięcia powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2) ze sobą, siła docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2), które się dociskają, jest większa niż siła docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W 1, W2) i że względna liczba obrotów przedmiotów obrabianych (W1, W2) jest większa niż względna liczba obrotów w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W 1, W2).

10. Urządzenie do zgrzewania tarciowego (1) według zastrz. 7, znamienne tym, że część pamięci (13) jest ustawiona tak, aby przechowywać siłę docisku (P) większą niż siła docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W 1, W2) jako siłę docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W 1, W2), które się dociskają, po tym, jak powierzchnie końcowe przedmiotów obrabianych (W1, W2) są doprowadzane do zetknięcia ze sobą i aby przechowywać jako liczbę obrotów (N0) obrotowego źródła napędowego (6) stałej liczby obrotów (N0) stosowanej w całym procesie wytwarzana ciepła tarcia (Q), i w którym część sterująca (14) jest ustawiona tak, aby sterować źródłem napędowym ruchu (9) i obrotowym źródłem napędowym (6) tak, że względna liczba obrotów (N0) przedmiotów obrabianych (W1, W2) jest utrzymywana jako stała przy stałej liczbie obrotów (N0) podczas wytwarzania ciepła tarcia (Q), podczas gdy siła docisku (P) powierzchni końcowych przedmiotów obrabianych (W1, W2), które się dociskają, jest większa po doprowadzeniu powierzchni końcowej przedmiotów obrabianych (W1, W2) do zetknięcia ze sobą, niż siła docisku (P) w czasie styku między powierzchniami końcowymi przedmiotów obrabianych (W1, W2).